在汽油車時代
，CAN總線遇到的幹擾少之又少，即使有一些繼電器和電磁閥的脈衝， 也不會有很大影響，稍微進行雙絞處理
，完全可以實現零錯誤幀。

 

可是到了電動汽車年代
，逆變器
、電動機、充電機等大功率設備對CAN的影響足以中斷通訊

，或者損壞CAN節點，如圖1圖2所示，就是被逆變器幹擾的CAN波形。

 

                

 

麵對幹擾，各個汽車廠、零部件廠，測試診斷設備的廠商都紛紛研究抗幹擾之“妙方”，以保證CAN穩定運行。本文就以廣州致遠電子有限公司15年的CAN現場故障排查經驗
，介紹抗幹擾6條“軍規”。

 

 

幹擾不但影響信號，更嚴重的會導致板子死機或者燒毀，所以接口和電源的隔離是抗幹擾的第一條“軍規”.隔離的主要目的是：避免地回流燒毀電路板和限製幹擾的幅度，保護控製器不死機。如圖3所示，為未隔離時，兩個節點的地電位不一致，導致有回流電流，產生共模信號
，CAN的抗共模幹擾能力是-12~7V，超過這個差值則出現錯誤，如果共模差超過±36V，燒毀收發器或者電路板。

 

圖3.未隔離時的地回流

 

而增加CTM1051KAT隔離模塊後,如圖4和圖5所示。隔絕了地回流，限製了幹擾幅度。

 

圖4.CTM1051KAT隔離模塊

 

圖5.隔離地回流

 

增加隔離後，是否萬事大吉了？肯定不是，隔離隻是阻擋，如果幹擾強度很高，比如達到2KV浪湧，隔離也會被破壞。所以要想達到更高的防護等級，必須增加防浪湧電路。如圖6所示
，為致遠電子高速總線標準防浪湧保護電路。

 

圖6.信號保護電路

 

此保護電路可達4KV浪湧而不損壞，不過注意如果要通過2500VDC耐壓測試時
，需要將GDT和R3拆除，防止高壓擊穿導致測試不通過。

 

 

CAN總線為了提高抗幹擾能力，采用CANH和CANL差分傳輸，達到效果就是遇到幹擾後
，可以“同上同下”，最後CANH-CANL的差分值保持不變。如圖7所示。

 

圖7.差分抗幹擾示意圖

 

可是，這種抗幹擾能力，必須的條件是


，CANH和CANL要很緊密地靠在一起，否則受到的幹擾強度就不一樣
，就會導致差分信號受到幹擾。所以CANH和CANL要緊密地絞在一起
，通常雙絞線隻有33絞/米，而在強幹擾場合

，雙絞程度要超過55絞/米才能達到較好的抗幹擾效果。另外線纜的芯截麵積要大於0.35~0.5 mm2 ，CAN_H對CAN_L的線間電容小於75 pF/m
，如果采用屏蔽雙絞線
，CAN_H (或CAN_L) 對屏蔽層的電容小於110 pF/m。可以更好地降低線纜阻抗，從而降低幹擾時抖動電壓的幅度。

 

圖8.雙絞線

 

 

帶屏蔽層的CAN線
，可以良好地抵禦電場的幹擾
，等於整個屏蔽層是一個等勢體，避免CAN導線受到幹擾。如圖9所示，為一個標準的屏蔽雙絞線，CANH和CANL通過鋁箔和無氧銅絲屏蔽網包裹，如圖9所示。需要注意的是和與接插件的連接，在連接部分允許有短於25 mm 的電纜不用雙絞。

 

圖9.屏蔽雙絞線

 

較好的CAN屏蔽線帶有2層屏蔽層，稱為雙層屏蔽線，其中內層的CAN_GND是與CAN收發器的地連接，外層的Shield是與外殼大地相連。內層可以平衡信號的地電位
，抑製共模幹擾，減少錯誤幀，但強幹擾時收發器損壞率會提高；外層可以泄放電荷到大地
，如圖10所示。

 

圖10.雙層屏蔽線

 

shiyongpingbixianhou
，zaipingbicengmeiyoulianghaojiedadiqian，pingbixianshibuqizuoyongde。suoyiwomenyaoxuanzeyizhongjiedifangshi。tongchanglaishuo，pingbicengdandianjiedikeyibimiandihuiliu（不同位置的地電位不同而導致的產生電流）、多點接地可以加快高頻幹擾信號的泄放。所以要根據實際情況選擇合適的接地方式。如圖11所示。

 

圖11.屏蔽層接地方法

 

在CAN的(de)應(ying)用(yong)場(chang)合(he)，由(you)於(yu)距(ju)離(li)一(yi)般(ban)都(dou)較(jiao)遠(yuan)，所(suo)以(yi)大(da)部(bu)分(fen)采(cai)用(yong)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)單(dan)點(dian)接(jie)地(di)的(de)原(yuan)則(ze)
，在(zai)幹(gan)線(xian)上(shang)找(zhao)一(yi)點(dian)將(jiang)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)用(yong)導(dao)線(xian)直(zhi)接(jie)接(jie)地(di)
，該(gai)點(dian)應(ying)是(shi)所(suo)受(shou)幹(gan)擾(rao)最(zui)小(xiao)的(de)點(dian)
，同(tong)時(shi)該(gai)點(dian)位(wei)於(yu)網(wang)絡(luo)中(zhong)心(xin)附(fu)近(jin)。

 

 

遠離幹擾源是最簡單的抗幹擾方法，如果CAN線與強電幹擾源遠離0.5米，幹擾就基本影響不到了。可是在實際布線中，經常遇到空間太小而不得不和強電混在一起，如圖12所示，為某新能源汽車的驅動係統，CAN線與驅動線混在一起，結果導致幹擾很大。隻要與CAN並行的驅動線

，具備2A/秒的電流變化，就會耦合出強磁場而導致CAN線上出現幹擾脈衝。所以CAN線必須要和電流會劇烈變化的線纜遠離。比如繼電器
、電磁閥
、逆變器、電機驅動線等。

 

圖12.布線亂問題

 

而解決這個問題，隻能盡量保證強電與弱電分開捆紮，距離上盡量遠離。實在避不開

，也要垂直交叉，也不能平行布線。

 

 

使用抗幹擾的磁環
，目的就是削弱特定頻率的幹擾的影響。如圖13所示
，為增加磁環的效果。CAN差分線纜可以兩線一起加，或者單端單獨加。

 

圖13.增加磁環

 

磁環的效果可以大大削減特定頻率的幹擾強度，在增加磁環前
，需要用CANScope或者示波器FFT快速傅裏葉變化功能，測試出最高幹擾的頻率，然後向磁環廠家定製對應頻率的磁環。如圖14所示。為增加磁環前和增加磁環後的FFT的結果。可以看出幹擾強度明顯減小。

 

圖14.增加磁環後的效果

 

需要注意的是增加磁環或者共模電感時
，不可隨意添加，如果適應頻率不對
，則會影響正常信號通訊。

 

 

抗幹擾的終極手段就是把CAN轉化為光纖傳輸，光纖是一種無法被電磁幹擾的傳輸介質。如果前5種抗幹擾手段均無法解決幹擾問題
，可以把CAN轉化為光纖
，實現“無懈可擊”。如圖15所示。為使用致遠電子的CANHub-AF1S1和CANHub-AF2S2組合的光纖主幹網絡。

 

圖15.使用光纖轉換器實現光纖主幹傳輸